SAVUKAASUJEN PUHDISTUS KOTIMAISEN POLTTOAINEEN KATTILALAITOKSESSA Tuomas Paso

Tuomas Paso
SAVUKAASUJEN PUHDISTUS KOTIMAISEN POLTTOAINEEN
KATTILALAITOKSESSA
SAVUKAASUJEN PUHDISTUS KOTIMAISEN POLTTOAINEEN
KATTILALAITOKSESSA
Tuomas Paso
Opinnäytetyö
Kevät 2014
Talotekniikan koulutusohjelma
Oulun seudun ammattikorkeakoulu
TIIVISTELMÄ
Oulun seudun ammattikorkeakoulu
Talotekniikka
Tekijä(t): Tuomas Paso
Opinnäytetyön nimi: Savukaasujen puhdistus kotimaisen polttoaineen
kattilalaitoksessa
Työn ohjaaja(t): Veli-Matti Mäkelä
Työn valmistumislukukausi ja -vuosi: Kevät, 2014
Sivumäärä: 71 + 1
liitettä
Opinnäytetyön toimeksiantaja on Puolangan kunta. Puolangalla Honkavaaran
lämpölaitoksella on lämmöntalteenotolla varustettu märkäpatjasavukaasupesuri
kiinteän polttoaineen kattilan yhteydessä. Savukaasupesurilla pyritään
vähentämään polttoainekustannuksia tuottamalla mahdollisimman paljon
energiaa biopolttoaineilla. Savukaasupesurilla saadaan talteen kostean
polttoaineen savukaasujen ja niiden sisältämän vesihöyryn lauhtumisessa
vapautuva energia.
Työn pääasiallinen tarkoitus on selvittää, millainen taloudellinen hyöty
Puolangan savukaasupesurilla on saavutettu ja millaisilla toimenpiteillä sitä
voitaisiin parantaa. Työssä selvisi, että savukaasupesurin hyötysuhde vuonna
2013 oli 12,4 % ja pesurin tehokkuutta parantamalla voidaan hyötysuhde saada
nousemaan 15–25 %:iin. Pesurin tehokkuuden parantaminen vaatii
kaukolämpöverkoston toiminnan tarkkailemista ja ongelmakohtien korjaamista,
jotta kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötila saataisiin pysyvästi alle 50
o
C:n.
Työssä esitetään savukaasujen koostumus sekä niiden puhdistuksen tarkoitus
päästöjen vähentämisessä ja lämmön talteenotossa. Työssä käydään läpi
kaukolämpölaitoksen kattilan ja savukaasupesurin toiminta teoriassa.
Työn aikana pohdittiin myös savukaasupesurin mahdollisia ongelmakohtia sekä
niiden ehkäisemiseksi vaadittavia huoltotoimenpiteitä. Savukaasupesurin
huoltoaikataulu on laadittu työn aikana ilmenneiden ongelmakohtien pohjalta
Työssä tutkittiin savukaasupesurin prosessia ja laskelmien perusteella todettiin,
että tehokkuus vastaa toimittajan ilmoittamia arvoja. Savukaasupesurin
tehokkuutta Puolangalla voidaan parantaa kaukolämpöverkoston paluuveden
lämpötilaa alentamalla. Paremman tehokkuuden myötä
polttoainekustannuksissa voidaan säästää 18–88 000 € enemmän kuin vuonna
2013.
Asiasanat: Savukaasu, päästöt, energia, polttoaineet, lämmitysjärjestelmät,
kaukolämpö
3
ALKULAUSE
Kiitän Puolangan kuntaa ja eritoten Leila Holappaa ja Timo Kohosta, joilta sain
mielenkiintoisen aiheen opinnäytetyöhön sekä siihen tarvittavan materiaalin.
Kiitän Veli-Matti Mäkelää opinnäytetyön ohjauksesta.
Oulussa 3.2.2014
Tuomas Paso
4
SISÄLLYS
TIIVISTELMÄ
3
ALKULAUSE
4
1 JOHDANTO
7
2 SAVUKAASUT JA NIIDEN PUHDISTUS
8
2.1 Polttoaineet
8
2.2 Polttotekniikat
9
2.3 Savukaasujen puhdistus
9
2.3.1 Sykloni
10
2.3.2 Sähkösuodatin
11
2.3.3 Pesuri
11
3 LÄMPÖKATTILA
14
3.1 Kaukolämpökattiloiden hyötysuhde
15
3.2 Polttoaineen lämpöarvo
15
3.3 Konvektio-osa ja sykloni
16
3.3.1 Konvektio- osan sijoitus ja toiminta
17
3.3.2 Sykloni
18
4 SAVUKAASUPESURI
19
4.1 Toimintaperiaate
19
4.1.1 Savukaasupesurin toiminta virtauskaavion mukaan
21
4.1.2 Savukaasupesurin osat
23
4.2 Palamisreaktio ja kemiallinen koostumus
5 TEHON LASKENTA
25
27
5.1 Savukaasussa olevan vesihöyryn määrä
27
5.1.1 Veden massa kosteutena ja kuiva-aineen massa
27
5.1.2 Palamisreaktiossa muodostuvan veden massa
28
5.2 Palamisilman mukana tulevan veden massa
29
5.3 Kuivan savukaasun massa
34
5.4 Polttoaineen massa
34
5.5 Vesihöyryn lämpöteho
35
5.6 Kuivan savukaasun lämpöteho
36
5.7 Veden vastaanottama lämpöteho
37
5
5.8 Lämmön talteenoton teho ja kattilanhyötysuhde
6 HONKAVAARAN LÄMPÖLAITOS
37
39
6.1 Savukaasupesuri
40
6.2 Lämmönsiirrin
40
6.3 Hyötysuhde
41
7 SAVUKAASUPESURIN PROSESSI
43
7.1 Prosessin tuottama energia esimerkkitilanteessa
43
7.2 Polttoilman mukana tullut vesihöyry
44
7.3 Kuivan savukaasun massa
47
7.4 Entalpiaero
48
7.5 Vesihöyryn tiivistymisessä vapautuva energia
49
7.6 Savukaasun jäähtymä ja lämpöteho
50
7.7 Lämmönsiirtimen teho ja hyötysuhde
52
7.8 Pesurin tehokkuuden parantaminen
53
8 PARANNUSEHDOTUKSET
55
8.1 Lämmöntuotanto 2013
55
8.2 Pesurin tehokkuuden parantaminen
57
8.3 Pesurin tehokkuuden vaikutus taloudellisesti
57
8.4 Yhteenveto
59
8.5 Ongelmatilanteet
60
8.6 Kaukolämpöverkosto
60
9 HUOLTOTOIMENPITEET
62
9.1 Pesu
62
9.1.1 Märkäpatja
63
9.1.2 Lietteenpoisto
66
9.1.3 Putkisto ja lämmönsiirrin
67
9.2 Huoltoaikataulu ja toimenpiteet
68
10 YHTEENVETO
69
LÄHTEET
70
6
1 JOHDANTO
Työn tilaaja on Puolangan kunta ja työn tavoite on tarkastella savukaasupesurin
prosessin toimintaa ja tehokkuutta. Työssä pohditaan, miten savukaasupesurin
tehokkuutta voidaan parantaa ja miten savukaasupesurin tehokkuus vaikuttaa
polttoaineen kulutukseen.
Työssä käsitellään savukaasujen puhdistusta kiinteän polttoaineen
kattilalaitoksissa sekä sen merkitystä ympäristöllisesti ja taloudellisesti. Työssä
esitetään savukaasujen mukana ilmaan pääsevät yleisimmät vaaralliset päästöt
ja savukaasujen puhdistuksen merkitys päästöihin. Työssä esitetään
kaukolämpökattilan toiminta sekä savukaasupesurin prosessin toiminta.
Työssä tarkkaillaan savukaasupesurin tehokkuutta vuonna 2013 Puolangan
kunnassa ja pohditaan, miten savukaasupesurin tehokkuutta ja hyötysuhdetta
voidaan saada paremmaksi. Työssä lasketaan savukaasupesurin prosessin
tehokkuus ja varmistetaan valmistajan teholupauksien täyttyminen. Tulosten
perusteella lasketaan savukaasupesurin hyötysuhde sekä taloudellinen hyöty
nykytilanteessa ja hyötysuhteen parantuessa.
Lopuksi pohditaan huoltotoimenpiteitä, joilla pesurissa esiintyvät ongelmat
voidaan ehkäistä. Savukaasupesurin huolloista laaditaan aikataulu.
7
2 SAVUKAASUT JA NIIDEN PUHDISTUS
Savukaasut ovat palamisessa poistuvia kaasuja. Savukaasut sisältävät
hiilidioksidia, vesihöyryä, typpeä ja happea, sekä niissä voi olla pieniä
pitoisuuksia typen ja rikin oksidia sekä häkää ja pienhiukkasia. Puhtaan
palamisen savukaasut koostuvat hiilidioksidista ja vesihöyrystä. Polttoaineesta
muodostuvat savukaasut voidaan laskea kemiallisten reaktioiden avulla. (1, s.
129–130.)
Savukaasujen koostumukseen ja haitallisuuteen vaikuttaa merkittävästi missä
palaminen tapahtuu. Näitä tekijöitä ovat esimerkiksi voimalaitoskattila,
polttomoottori, tulisija, hallitsematon palo ja kyseessä oleva polttoaine. Hyvän
palamisen merkkinä savukaasut ovat hajuttomia, värittömiä ja kylmällä ilmalla
niistä lauhtuva vesihöyry muodostaa ilmaan puhtaan valkoisen savuvanan.
Savukaasun koostumusta voidaan selvittää päästömittauksin. (2.)
2.1 Polttoaineet
Käytettävä polttoaine vaikuttaa savukaasujen koostumukseen huomattavasti.
Fossiilisia polttoaineita käytettäessä vapautuu paljon kasvihuoneilmiötä
aiheuttavaa hiilidioksidia. Biopolttoaineita käytettäessä hiilidioksidipäästöt ovat
erittäin vähäisiä fossiilisten polttoaineiden päästöihin verrattuna. (1, s. 123–
124.) Biopolttoaineet voivat sisältää pieniä määriä rikkiä ja klooria, joista
muodostuu haitallista rikkidioksidia ja vetykloridia. (Taulukko 1.)
TAULUKKO 1. Kiinteiden polttoaineiden tyypillisiä ominaisuuksia (3, s. 8)
8
Yleisesti vähäpäästöisempiä polttoaineita ovat kaasumaiset polttoaineet, kun
taas korkeapäästöisempiä polttoaineita ovat kiinteät ja epähomogeeniset
polttoaineet. Päästöiltään äärimmäisenä esimerkkinä voidaan mainita jätteiden
polttaminen pientulisijoissa, mikä on Suomen lain perusteella laitonta
vaarallisten päästöjen takia. (2.)
2.2 Polttotekniikat
Haitta-aineiden määrän pienentämiseksi käytetään korkeaa palamislämpötilaa
ja palamistapahtuma pyritään pitämään mahdollisimman lyhyenä. Korkean
palamislämpötilan ja lyhyen palamistapahtuman keston takia esimerkiksi
jätteenpoltto voimalaitosmittakaavassa vastaa vapautuvilta päästöiltään
maakaasun polttamista. (2.) Yleisimpinä biopolttoaineiden polttamiseen
käytettyinä tekniikkoina voidaan mainita kerrosleijupoltto, arina- ja stokeripoltto
sekä kaasutuspoltto (3, s. 15–18).
2.3 Savukaasujen puhdistus
Polttoaineiden kehittymisen ja uusien puhdistusmenetelmien takia
savukaasujen haitta-aineet ovat vähentyneet huomattavasti (rikkidioksidi, lyijy).
Nykyaikana merkittävimpänä haitta-aineena voidaankin mainita pienhiukkaset.
Pienhiukkasten haitallisuus riippuu käytetystä polttoaineesta, ja tutkimusten
perusteella fossiilisten öljyjen noen pienhiukkaset olisivat terveydelle
haitallisempia kuin esimerkiksi puun poltosta muodostuvat hiukkaset. (2.)
Teollisuudessa ja energiantuotannossa savukaasut puhdistetaan poikkeuksetta
lähes aina (2). Puhdistusmenetelmiä ovat esimerkiksi sähkösuodattimet
(hiukkasille), pesurit (mm. hiukkasille, rikkidioksidille ja muille haitta-aineille),
pussisuodattimet, jälkipolttimet (haihtuvalle hiilivedylle) ja katalyyttiset
puhdistimet (taulukko 2).
9
TAULUKKO 2. Puhdistuslaitteiston kustannusarviot ja päästötasot (3, s. 21)
2.3.1 Sykloni
Syklonierottimet soveltuvat puhdistimiksi parhaiten pienen kokoluokan
arinakattiloihin, joissa savukaasujen hiukkaspitoisuudet ja kosteudet ovat
keskimäärin pienempiä kuin leijupetikattiloissa sekä puupolttoaine- ja
turvekäytössä. Leijupedeissä poltetaan usein kosteampaa polttoainetta ja
ilmakertoimet ovat pienempiä kuin pienissä arinakattiloissa. (3, s. 22.)
Syklonierottimet ovat kustannusteknisesti parhaita karkeiden hiukkasten
poistossa. Niiden haittoina voidaan mainita tukkeutumisriski suurilla savukaasun
hiukkas- ja kosteuspitoisuuksilla sekä heikko pienhiukkasten keräysteho. (3, s.
22.)
10
2.3.2 Sähkösuodatin
Sähkösuodatin on kallis mutta varma valinta puulle ja turpeelle. Päästöt voivat
vaihdella polttoaineen ja polton säätöjen mukaan, koska hiukkasten
sähkönjohtavuus vaikuttaa erotustehoon. Sähkösuodattimen etuna ovat pienet
käyttökulut, ja polttoaineen tuhkapitoisuuden vaihdellessa voi esierottimeksi
asentaa syklonin tasaamaan vaihteluja. (3, s. 22.)
2.3.3 Pesuri
Työssä keskitytään märkäpatjapesureihin, joista suurin osa on tyypiltään rikin
poistoon tarkoitettuja pesureita joiden edessä on hiukkaserotin. Pesuri koostuu
erillisestä karkeiden hiukkasten märkäerottimesta ja
lämmöntalteenottoyksiköstä (kuva 1). (3, s. 22.)
KUVA 1. Märkäpatjapesuri
11
Pesurin ensisijaisena hankintaperusteena on savukaasujen vesihöyryn
lauhdelämmöntalteenotosta saatava taloudellinen hyöty. Lauhde-energiaa
käytetään kaukolämmön paluuveden esilämmitykseen. Suomessa pesureita
käytetään eniten lämmityskattiloissa, sillä yhteiskäytössä paluuveden
esilämmitys pienentää höyryturbiinin jäähdytystä ja sähkötehoa. (3, s. 22.)
Pesurit ovat tehokkaita rikkidioksidin ja vetykloridin erotuksessa. Rikkidioksidin
erotusasteeseen vaikuttavat pesuveden lämpötila ja pH ja esimerkiksi
turpeenpolton rikkidioksidin erotusaste on tavallisesti 80...98 %. Vetykloridin
erotusaste on myös korkea, useimmiten 70...95 %. Lauhdevesi johdetaan
selkeytysaltaasta neutraloituna ja suodatettuna viemäriin tai vesistöön. (3, s.
22.)
Pesurit ovat taloudellisesti edullisempia kosteita puupolttoaineita käyttävissä
lämpökeskuksissa, koska silloin puun emäksinen tuhka neutraloi lauhdevettä
jolloin neutralointikemikaalin käyttötarve on pieni. Neutralointikemikaalina
käytetään tavallisesti natriumhydroksidia. (3, s. 22.)
Pesurin lämmöntalteenotto toimii tehokkaimmin kattilan nimellistehon alueella,
jolloin lämmöntalteenotto voi parhaimmillaan olla noin 30 % kattilan tehosta.
Suurella teholla pyritään polttamaan kuivempaa polttoainetta. Pienillä
osatehoilla ilmakerroin kasvaa ja savukaasut laimenevat, jolloin lämmön
talteenoton tehon osuus pienenee. (3, s. 23.)
Märkäpatjasavukaasupesuri on parhaimmillaan karkeiden hiukkasten
erotuksessa savukaasusta (kuva 2). Hiukkaserottimena pesurilla ei kuitenkaan
ole suurta taloudellista merkitystä, koska myös hinnaltaan edulliset syklonit
erottavat karkeita hiukkasia tehokkaasti.
12
KUVA 2. Erilaisten puhdistusmenetelmien erotuskyky hiukkasten koon mukaan
(3, s. 6)
13
3 LÄMPÖKATTILA
Lämpökattila on laite, jolla lämmitetään väliainetta polttoaineen palamisesta
vapautuvalla energialla. Yleinen väliaine on vesi, jota käytetään rakennusten ja
lämpimän käyttöveden lämmitykseen sekä erilaisiin teollisuusprosesseihin. On
olemassa erilaisia lämpökattiloita aina muutaman kilowatin lämpötehon
tarpeesta tuhansien megawattien tarpeeseen asti. Mikäli lämmöntarve ylittää
kymmenen megawattia, on laitos yleensä CHP-voimala, jossa
lämmöntuotantoon käytetään höyrykattilaa ja sähköntuottoon höyryturbiinia. (4.)
Polttoaine eli tässä tapauksessa hake palaa arinan päällä. Kattilan pesästä (1)
savukaasut ohjataan konvektio-osaan (2), jossa savukaasut jäähtyvät ja osa
savukaasun lämmöstä otetaan talteen veteen. Konvektio-osan jälkeen
savukaasut ohjataan syklonille (3), jossa savukaasusta erotellaan suuret
hiukkaset. Syklonin jälkeen savukaasut ohjataan savukaasupesurille tai
savupiipun kautta ulkoilmaan. (Kuva 3.)
KUVA 3. Kiinteän polttoaineen kattila
Lämpökattilat jaotellaan niiden tehon mukaan seuraavasti:
•
kiinteistökattilat – käytetään yksittäisen rakennuksen lämmöntarpeen
kattamiseen (alle 1 megawatti)
•
kaukolämpökattilat - Käytetään keskitettyyn lämmöntuotantoon, eli
kaukolämmön tuotantoon (yli 1 megawatti) (4).
14
Työssä keskitytään yli 1 megawatin kaukolämpökattiloihin, joten yksittäisien
rakennuksien lämpökattiloita ei käsitellä.
3.1 Kaukolämpökattiloiden hyötysuhde
Tulipesän muoto ja lämmönsiirtoon käytetty pinta-ala vaikuttaa kattilan
hyötysuhteeseen. Mitä suuremmaksi hyötysuhde kasvatetaan, sitä enemmän
muodostuu käytännön teknisiä ongelmia. Myös eri polttoaineilla on erilaisia
rajoitteita. Tyypillinen kattilan hyötysuhde, joka saadaan yhtälöstä, kattilasta
saatu lämpöteho jaettuna polttoaineen energiasisällöllä, on noin 90 %. (4.)
Suurin osa häviöstä muodostuu savukaasujen mukana ilmaan menevästä
lämmöstä, jonka huomattava osa on vesihöyryn sisältämää latenttilämpöä.
Märkäpatjasavukaasupesureilla voidaan ottaa veden höyrystymisestä syntyvä
energia talteen termodynaamisessa prosessissa. Koska yleisinä oletuksena on,
että polttoaineesta saatavasta energiasta osa menee hukkaan vesihöyrynä
polttoaineen kosteuden takia, voi tämän energian talteenotolla kattilan
teoreettinen hyötysuhde nousta yli 100 %:n, kun käytetään polttoaineen
alempaa lämpöarvoa (LHV, Lower heating value.) (4.)
3.2 Polttoaineen lämpöarvo
Lämpöenergian määrä, joka vapautuu, kun 1 kg polttoainetta palaa täydellisesti
ja palamistuotteet jäähtyvät 25 asteen lämpötilaan, kutsutaan polttoaineen
ylemmäksi lämpöarvoksi eli kalorimetriseksi lämpöarvoksi. Polttoaineen
ylemmässä lämpöarvossa polttoaineen kosteusprosentti on 0 %. (5.)
Alempi lämpöarvo eli tehollinen lämpöarvo on lämpöenergian määrä, joka
vapautuu, kun polttoaineessa kosteutena oleva vesi ja palamisreaktiossa
muodostunut vesi ovat vesihöyrynä. Alempi lämpöarvo on veden
höyrystymiseen kuluneen energian verran pienempi kuin ylempi lämpöarvo. (5.)
15
3.3 Konvektio-osa ja sykloni
Kattilan konvektio-osa on tulipesän jatke, jolla lisätään lämmön talteenottoon
tarkoitettua pinta-alaa. Konvektio-osan seinämän takana on yleensä vettä,
johon lämpöä kerätään. Lämpö siirtyy sitä nopeammin, mitä suurempi on
lämpötilaero savukaasun ja konvektiopinnan välillä. (4.)
Yleensä kattiloissa käytetään pysty- tai vaakatoimisia konvektio-osia. Pysty- ja
vaakatoimisten konvektiopintojen yhdistelmien käyttö on myös periaatteessa
mahdollista. Konvektiopintojen materiaalina käytetään yleensä kestävää
Corten-terästä. (4.)
Puunpoltossa konvektio-osan pinnalla muodostuu nokea, kun kuumat
palokaasut kohtaavat kylmän pinnan. Konvektio-osan puhtaana pito on näin
ollen tärkeää toiminnan takaamiseksi. (4.)
Konvektion savukaasuja jäähdyttävän vaikutuksen kasvaessa riittävän suureksi
syntyy kondenssivettä. Tämä ei sinällään ole huono asia, sillä myös
kondenssiveden lämmönkeräily on menetelmä, jolla laskennallinen hyötysuhde
voidaan saada yli 100 %:n, kun käytetään polttoaineen lämpöarvona alempaa
lämpöarvoa (LHV, Lower heating value). Kondenssivedellä on kuitenkin
ruostuttava vaikutus, ja mikäli käytetään polttoaineena öljyä, sen poltosta tulee
aina hieman rikkiä, joka yhdistyessään kondenssiveteen muodostaa
rikkihappoa. (4.)
16
3.3.1 Konvektio- osan sijoitus ja toiminta
Tulipesän jälkeen savukaasut ohjataan kääntökammion kautta konvektioosaan. Savukaasujen kulkiessa konvektio-osan läpi siirtyy niissä olevaa lämpöä
konvektio- osan seinän takana olevaan veteen. Konvektio-osan jälkeen
savukaasut kootaan ja ohjataan savupiippuun tai savukaasujen puhdistimille
(kuva 4).
KUVA 4. Konvektio-osa (6)
Kuumimmat kaasut kulkevat konvektio-osan keskellä, joten niiden siirtämiseen
konvektio-osan reunan talteenottopinnoille käytetään turbulenssilevyjä. Levyjen
tarkoitus on aiheuttaa savukaasun pyörteilyä, jolloin kuumimmat kaasut siirtyvät
konvektio-osan keskeltä konvektiopinnoille.
Pyörteilystä johtuen savukaasujen nopeus hidastuu, jolloin veto heikentyy ja
palo hidastuu. Konvektio-osat eivät saa olla liian ahtaita, jotta palon
hidastuminen ei heikennä hyötysuhdetta. Konvektio-osan jälkeen poistuvat
palokaasut ohjataan savukaasupesurille tai savupiippuun. Palamiseen saadaan
lisää vetoa pitkän savupiipun avulla.
17
Kun poltto ei ole jatkuvaa, kattilan läpi kulkeva polttojen välinen ilmavirtaus
jäähdyttää kattilaa. Tämän ehkäisemiseksi pidetään kattilan luukut ilmatiiviinä ja
polttimen ilmanotto suljettuna. Joissain kattiloissa on konvektio-osan perässä
vetopelti, joka suljetaan puunpolttojen välillä. Vetopellin toiminta voidaan myös
automatisoida.
3.3.2 Sykloni
Konvektio-osan jälkeen savukaasut kerätään yhteen ja ohjataan sykloniin, jossa
niistä erotetaan suurimmat hiukkaset. Syklonissa savukaasu ohjataan
pyörteisenä syklonin reunoille. Suurimmat hiukkaset irtoavat savukaasusta
syklonin reunoille, josta ne valuvat märkäkolalle syklonin alaosasta. (Kuva 5.)
Syklonin jälkeen savukaasut ohjataan savupiippuun tai savukaasupesurille.
Sykloni puhdistaa tehokkaasti hiukkasia savukaasusta.
KUVA 5. Sykloni
18
4 SAVUKAASUPESURI
Märkäpatjasavukaasupesuria käytettäessä saadaan kattilan laskennallinen
hyötysuhde nousemaan yli 100 %:n, kun käytetään polttoaineen alempaa
lämpöarvoa (LHV, Lower heating value). Toiminta on kaksi-vaiheista, jossa
ensimmäisessä pestään noki ja muut likapartikkelit pois. Toisessa vaiheessa
tapahtuu lämmön talteenotto, joka perustuu termodynamiikkaan.
Savukaasupesurilla voidaan toteuttaa savukaasujen puhdistus
lämmöntalteenoton yhteydessä.
4.1 Toimintaperiaate
Polttoaineessa oleva vesi höyrystyy polttoaineen palaessa vesihöyryksi, ja
polttoaineessa oleva vety yhdistyy palamisilmassa olevan hapen kanssa
muodostaen vettä. Palamisreaktiossa muodostunut vesi höyrystyy vesihöyryksi
palamisen korkean lämpötilan ansiosta. Vesihöyry siirtyy savukaasun mukana
eteenpäin. Savukaasupesurissa savukaasua jäähdytetään vedellä, jolloin
savukaasussa oleva vesihöyry muuttuu takaisin vedeksi.
Savukaasussa olevan vesihöyryn tiivistyessä vedeksi vapautuu energiaa, joka
lämmittää pesukierrossa olevaa vettä. Vesihöyryn tiivistyessä takaisin vedeksi
saadaan siitä suurin piirtein saman verran energiaa kuin veden höyrystyessä.
Veden olomuodon muutoksesta saatava energia on noin 540 kcal/kg
normaalipaineessa lämpötilassa 100 oC. (7.)
Savukaasupesurissa savukaasuun sumutetaan vettä ohuena sumuna, jolloin
savukaasu jäähtyy. Savukaasun jäähtyessä kastepisteeseen alkaa
savukaasussa oleva vesihöyry tiivistyä takaisin vedeksi ja höyrystymiseen
tarvittu energia vapautuu. Savukaasun lauhtuessa muodostuu lauhdetta
pesupatjan pinnalle, joka toimii prosessin lämmönsiirtopintana. Myös kuivan
savukaasun jäähtyessä vapautuu energiaa, joka lämmittää pesukierron vettä.
19
Lämmennyt pesukierron vesi kerääntyy savukaasupesurin alaosaan, josta se
siirretään lämmönsiirtimelle. Lämmennyt pesukierron luovuttaa
lämmönsiirtimellä vastaanotetun energian kaukolämpöverkoston paluuveteen.
Pesukierron vesi sumutetaan lämmönsiirtimeltä jäähtyneenä takaisin
savukaasuun.
Polttoaineen kosteusprosentti ja savukaasun loppulämpötila vaikuttavat
oleellisesti savukaasupesurilla saatavaan tehoon. Kosteamman polttoaineen
kastepisteen lämpötila on korkeampi, jolloin savukaasun lauhtuminen alkaa
aikaisemmin. Näin ollen kosteamman polttoaineen savukaasun sisältämää
vesihöyryä tiivistyy enemmän vedeksi, vaikka savukaasun loppulämpötila jää
korkeaksi.
Kuivemman polttoaineen kastepisteen lämpötila on alhaisempi, jolloin
savukaasun loppulämpötilan tulee olla alhaisempi, jotta enemmän vesihöyryä
tiivistyy vedeksi. (Kuva 6).
KUVA 6. Savukaasun loppulämpötilan ja polttoaineen kosteuden vaikutus
lämmön talteenottoon (8)
Savukaasupesurin tehokkuus on suoraan verrannollinen kaukolämpöverkoston
paluuveden lämpötilaan, koska pesukierron veden lämpötila määräytyy
kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötilasta. Savukaasun loppulämpötila on
pesukierron veden lämpötilan mukainen. Alemman savukaasun loppulämpötilan
seurauksena savukaasussa olevasta vesihöyrystä tiivistyy enemmän vedeksi.
20
Alhainen veden lämpötila mahdollistaa suuremman savukaasun jäähtymän,
jolloin vesi vastaanottaa enemmän savukaasun lauhtumisesta vapautuvaa
energiaa. Yleensä savukaasupesurin tehokkuus rajoittuu kaukolämpöverkoston
paluuveden korkeaan lämpötilaan. Mikäli pesukierron veden lämpötilan on
kastepistettä korkeampi, toimii savukaasupesuri haihduttimena ja pesukierron
vesi höyrystyy.
Savukaasupesuri on parhaimmillaan, kun sitä käytetään luonnollisesti kosteiden
polttoaineiden, kuten biopolttoaineiden kanssa. Lämmöntuotantoon käytettävät
biopolttoaineet ovat usein puuperäisiä tai turvetta (taulukko 3). (9.)
TAULUKKO 3. Puuperäisten polttoaineiden kosteusprosentteja (9)
4.1.1 Savukaasupesurin toiminta virtauskaavion mukaan
Savukaasupesuri toimii vastavirtaperiaatteella, jossa savukaasut tulevat
pesutorniin pesutornin alaosasta ja pesukierron vettä sumutetaan savukaasuun
savukaasupesurin yläosasta. Savukaasupesuriin tulevat savukaasut jäähtyvät,
kun niihin sumutetaan vettä pesukierron suuttimella. (Kuva 7.)
21
Savukaasujen lämpötilan alentuessa kastepisteeseen alkaa niissä oleva
vesihöyry tiivistyä vedeksi. Vesihöyry tiivistyy savukaasupesurin pesupatjalle,
joka koostuu huokoisista muovihelmistä. Muovihelmien pinnat toimivat
prosessin lämmönsiirtopintoina ja muodostunut lauhde valuu pesurin alaosaan.
Lämmennyt lauhde siirretään lämmönsiirtimelle, jossa se luovuttaa
vastaanotetun energian kaukolämpöverkoston paluuveteen ja palaa
jäähtyneenä takaisin pesukiertoon.
Pesurissa kiertävän veden pH pidetään arvojen 6–8 välillä lisäämällä siihen
natriumhydroksidia (NaOH). Pesurin pesuveden pH-arvo laskee helposti
savukaasuissa olevan rikkidioksidin takia. Savukaasussa olevat hiukkaset ja
kaasumaiset epäpuhtaudet päätyvät lietteeksi pesurin alaosan suppiloon, josta
ne pumpataan lietealtaaseen.
KUVA 7. Savukaasupesurin virtauskaavio
22
4.1.2 Savukaasupesurin osat
Savukaasu johdetaan kattilalta syklonin kautta pesurille. Vanha savupiippu
suljetaan sulkupellillä 1 ja pesurille menevä savupiippu avataan sulkupellillä 2.
Sulkemalla pelti 2 ja avaamalla pelti 1 voidaan savukaasut ohjata vanhaan
savupiippuun esimerkiksi savukaasupesuria huollettaessa. (Kuva 8.)
KUVA 8. Sulkupellit
Pesurin ylä- ja keskiosassa on pesupatja, joka koostuu huokoisista
muovihelmistä. Muovihelmien pinta toimii vesihöyryn tiivistymisen
lämmönsiirtopintana. Muodostunut lauhde valuu pesurin alaosaan, jossa on
vettä. Pumppu numero 1 kierrättää pesurin pesukiertoa, joka lähtee liikkeelle
pesurin alaosasta minne lämmennyt lauhdevesi kerääntyy. Lauhdevesi
kierrätetään lämmönsiirtimelle, josta se palaa jäähtyneenä takaisin
pesukiertoon. (Kuva 9.)
KUVA 9. Pesukierto ja PU
23
Lämmönsiirtimen toiselle puolelle johdetaan kaukolämmön paluuvettä, joka
lämpenee pesurin lauhdeveden avulla. Kaukolämmön paluuvettä kierrätetään
pumpulla numero 3. (Kuva 10.)
KUVA 10. Lämmönsiirrin
Pesurin käytössä muodostuu lietettä savukaasuissa olevista hiukkasista ja
kaasumaisista epäpuhtauksista. Pesurin alaosassa sijaitsevalla letkupumpulla
siirretään pesurista tuleva liete kattilan lietesäiliölle. Tarkoituksena on, että liete
ei pääse pesukiertoon, sillä likainen vesi voi rikkoa lämmönsiirtimen. (Kuva 11.)
KUVA 11. Lietesuppilo ja letkupumppu
24
Pumpulla numero 2 voidaan annostella kemikaaleja suoraan pesuriin ja näin
ollen säätää pesurin veden PH-arvoa (kuva 12). Neutralointikemikaalina
käytetään tavallisesti natriumhydroksidia.
KUVA 12. Kemikaalikontti ja PU 2.
4.2 Palamisreaktio ja kemiallinen koostumus
Polttoaineen palaessa muodostuu erilaisia savukaasuja polttoaineen
kemiallisen koostumuksen mukaan. Polttoaine koostuu tuhka-aineista, kiinteistä
aineista, haihtuvista aineista ja polttoaineessa olevasta kosteudesta eli vedestä.
Tässä työssä käytetään polttoaineena haketta (kuva 13.)
KUVA 13. Puun kemiallinen koostumus
25
Palamisreaktiossa polttoaineen sisältämät alkuaineet reagoivat polttoilmassa
olevan hapen kanssa, jolloin polttoaineen kemiallinen energia muuttuu
lämpöenergiaksi. Palamisen edellytyksiä ovat polttoaine, happi, riittävän korkea
lämpötila ja esteetön ketjureaktio. Palamisen ketjureaktiossa puun sisältämät
alkuaineet reagoivat polttoilman hapen kanssa seuraavien reaktioyhtälöiden
mukaisesti:
+
→
, Hiili (C) reagoi hapen (O2) kanssa, muodostuu hiilidioksidia
(CO2)
+
→
, Vety (H2) reagoi happiatomin (O) kanssa, muodostuu vettä
(H2O)
+
→
, Rikki (S) reagoi hapen (O2), muodostuu rikkidioksidia (SO2). (1,
s. 130.)
26
5 TEHON LASKENTA
Savukaasupesurista saatavaan tehoon vaikuttavat palamisreaktiossa
muodostuvan veden määrä ja sen höyrystymiseen vaadittava energiamäärä,
veden lämmitykseen tarvittava energiamäärä sekä kaukolämpöverkoston
paluuveden lämpötila. Pesurin hyötysuhde lasketaan vertaamalla lämmön
talteenotosta saatavaa tehoa kattilasta saatavaan tehoon.
5.1 Savukaasussa olevan vesihöyryn määrä
Polttoaineen palaessa vesihöyryä muodostuu polttoaineen sisältämästä
vedestä, palamisreaktiossa muodostuvasta vedestä ja palamisilman mukana
tulevasta vedestä. Lasketaan, paljonko polttoaineesta, palamisilmasta ja
palamisreaktiosta muodostuu vesihöyryä, kun polttoaine palaa.
5.1.1 Veden massa kosteutena ja kuiva-aineen massa
Polttoaineen sisältämä vesi ilmoitetaan kosteusprosenttina. Kosteusprosentti
ilmaisee, montako prosenttia polttoaineen massasta on vettä. Kosteutena
olevan veden massa lasketaan kaavalla 1.
∗%" # $#
%%
=
,
KAAVA 1
mvesi,polttoaine = veden massa polttoaineessa (kg)
mpolttoaine = polttoaineen massa (kg)
%kosteus = polttoaineen kosteusprosentti (%)
Polttoaineen kuiva-aineen massa voidaan laskea, kun tiedetään polttoaineen
sisältämän veden massa. Polttoaineen kuiva-aine lasketaan kaavalla 2.
&'
=
& &
−
,
KAAVA 2
27
mkuiva = polttoaineessa olevan kuiva-aineen massa (kg)
mkok = polttoaineen kokonaismassa (kg)
mvesi,polttoaine = polttoaineessa olevan veden massa (kg)
5.1.2 Palamisreaktiossa muodostuvan veden massa
Polttoaineen kuiva-aine koostuu alkuaineista, joiden massa lasketaan kaavalla
3 (1, s. 39).
)
= *+,-. − % ∗
&'
KAAVA 3
mx = Alkuaineen massa (kg)
paino - % = Alkuaineen osuus polttoaineessa (%)
mkuiva = Polttoaineessa olevan kuiva-aineen massa (kg)
Alkuaineiden ainemäärä polttoaineessa lasketaan kaavalla 4 (1, s. 39).
-=
KAAVA 4
/
n = ainemäärä (kmol)
m = alkuaineen massa (kg)
M = alkuaineen moolimassa (kg/kmol)
Palamisreaktiossa syntyneen yhdisteen moolimassa lasketaan kaavalla 5 (1, s.
133).
0123
=4∗0
&'
+ 4 ∗ 0+567+,-8
28
KAAVA 5
Myhdiste = yhdisteen moolimassa (kg/kmol)
Malkuaine 1 = alkuaineen yhden atomin moolimassa (kg/mol)
Malkuaine 2 = alkuaineen yhden atomin moolimassa (kg/mol)
x = alkuaineen atomien lukumäärä
Palamisreaktiossa polttoaineen sisältämän vedyn ja hapen reagoidessa
muodostuvan veden massa lasketaan kaavalla 6 (1, s. 133).
,
=
9
:
/9 :
∗ (0<8=> + 02
)
KAAVA 6
mvesi,palaminen = veden massa (kg)
mvety = vedyn massa kuiva-aineessa (kg)
Mvety = vedyn (H2) moolimassa (kg/kmol)
Mhappi = hapen (O) moolimassa (kg/kmol)
5.2 Palamisilman mukana tulevan veden massa
Savukaasuun höyrystyy myös vettä palamisilman sisältämästä vedestä.
Palamisilman sisältämä vesimäärä ilmenee ilmankosteutena. Ilman suhteellista
kosteutta ilmaistaan kosteusprosentilla. Ilmassa olevan vesihöyryn mooliosuus
voidaan laskea vertaamalla vesihöyryn osapainetta ilmanpaineeseen.
Vesihöyryn osapaine lasketaan kaavalla 7 (10, s. 16).
@2 = A ∗ @2
KAAVA 7
Ph = vesihöyryn osapaine (kPa)
RH = ilman kosteusprosentti
Phs = vesihöyryn osapaine kyseessä olevan ilman läpötilassa (kPa)
29
Vesihöyryn osapaineen avulla lasketaan palamisilmassa olevan vesihöyryn
mooliosuus kaavalla 8 (10, s. 16).
>2B =
CD
KAAVA 8
C
yh20 = vesihöyryn mooliosuus palamisilmassa
Ph = vesihöyryn osapaine (kPa)
P = ilman paine kyseisellä ilman lämpötilalla ja suhteellisella kosteudella (kPa)
Seuraavaksi lasketaan palamiseen tarvittavan hapen määrä. Palamisilmassa
oleva happi reagoi polttoaineen kuiva-aineessa olevien alkuaineiden kanssa ja
niistä muodostuu erilaisia yhdisteitä. Lasketaan hapen tarve eri yhdisteille:
Hiili: C + O2 → CO2. Hiilestä muodostuu hiilidioksidia, kun siihen sitoutuu
happea palamisilmasta. Hapen ainemäärä hiilidioksidille lasketaan kaavalla 9
(10, s. 17).
-EFB =
G"$ 9 ∗
JI
H%I
KAAVA 9
%%
nco2 = hiilen vaatima hapen ainemäärä (kmol)
mkuiva = polttoaineen kuiva-aineen massa (kg)
paino - %C = hiilen painoprosentti (%)
Mc = hiilen moolimassa (kg/kmol)
Vety: H2 + O → H2O. Vedystä muodostuu vettä, kun se reagoi palamisilmassa
olevan hapen kanssa. Hapen ainemäärä vedelle lasketaan kaavalla 10 (10, s.
17).
30
-KB F = 0,5 ∗
JN ∗
JN
H%N
KAAVA 10
%%
nh20 = vedyn vaatima hapen ainemäärä (kmol)
mkuiva = polttoaineen kuiva-aineen massa (kg)
paino - %H = vedyn painoprosentti (%)
MH = vedyn moolimassa (kg/kmol)
Happi: Happi ei reagoi palamisilman kanssa vaan se käytetään palamisreaktion
happena. Lasketaan hapen ainemäärä kaavalla 11 (10, s. 17).
-FB, =
G"$ 9 ∗
J
H%O
KAAVA 11
%%
no2,p = hapen ainemäärä (kmol)
mkuiva = polttoaineen kuiva-aineen massa (kg)
paino - %O = hapen painoprosentti (%)
MO = hapen moolimassa (kg/kmol)
Seuraavaksi lasketaan palamiseen tarvitsema hapen määrä yhdisteiden
tarvitseman moolimassan avulla. Polttoaineessa oleva happi vähentää hapen
tarvetta. Hapen tarve lasketaan kaavalla 12 (10, s. 17).
-FB = P-Q
+ -2
%
− -F
,
R
KAAVA 12
31
no2 = hapen tarve (kmol)
nco2 = hiilidioksidin muodostumiseen tarvittava hapen ainemäärä (kmol)
nh2o = veden muodostumiseen tarvittava hapen ainemäärä (kmol)
no2,p = hapen ainemäärä polttoaineessa (kmol)
Palamisreaktion nopeuttamiseksi palamiseen syötetään enemmän ilmaa, kuin
palamisen tarve on. Ilmaylimäärää kuvataan ilmakertoimella, ja siinä oleva
happi päätyy suoraan savukaasuun. Lasketaan ilmakertoimella tuleva lisähapen
ainemäärä kaavalla 13 (10, s. 17).
-FB,#" = (, − 1) ∗ -
KAAVA 13
no2,sk = lisähapen ainemäärä (kmol)
i = ilmakerroin
no2 = palamisreaktion tarvitsema happimäärä (kmol)
Palamisilma sisältää typpeä, joten palamisreaktioon tarvittavan hapen mukana
tulee aina typpeä. Ilmassa typpeä on 79 % ja happea 21 %. Lasketaan typen
ainemäärä kaavalla 14 (10, s. 17).
-
B
= , ∗ 3,77 ∗ -
KAAVA 14
nn2 = typen ainemäärä (kmol)
i = ilmakerroin
no2 = palamisreaktion tarvitsema hapen ainemäärä (kmol)
Palamisilman sisältämä vesihöyry lasketaan suhteuttamalla suhteellisen
kosteuden mukainen vesihöyryn mooliosuus palamisilman ainemäärään
kaavalla 15 (10, s. 18).
32
-KB F,
= P-
+-
, &
1DBV
+- R∗
KAAVA 15
W1DBV
nh2o,ilma = vesihöyryn ainemäärä palamisilmassa (kmol)
no2 = palamisreaktion tarvitsema hapen ainemäärä (kmol)
no2,sk = lisähapen ainemäärä (kmol)
nn2 = typen ainemäärä (kmol)
yh20 = vesihöyryn mooliosuus palamisilmassa (kmol)
Palamisilma sisältämän vesihöyryn ainemäärän laskemisen jälkeen voidaan
laskea palamisilmassa olevan veden massa kaavalla 16 (1, s. 39).
2
,
= 02
∗ -2
,
KAAVA 16
mh2o,ilma = veden massa palamisilmassa (kg)
Mh2o = veden moolimassa (kg/kmol)
nh2o,ilma = vesihöyryn ainemäärä ilmassa (kmol)
Polttoaineen poltossa muodostunut ja höyrystyvä kokonaisvesimäärä voidaan
laskea laskemalla yhteen polttoaineen kosteudesta, palamisreaktiosta ja
polttoilmasta saatu vesimäärä kaavalla 17 (1, s.39).
,& &
=
,
+
,
mvesi,polttoaine = veden massa polttoaineessa (kg)
mvesi,palaminen = veden massa (kg)
mh2o,ilma = veden massa palamisilmassa (kg)
33
+
2
,
KAAVA 17
5.3 Kuivan savukaasun massa
Savukaasun kuivien aineiden ainemäärä lasketaan kaavalla 18 (1, s. 133).
-&'
= -&
− (-&
∗X
1 DB
W1DB
Y)
KAAVA 18
nkuiva = kuiva-aineen ainemäärä (kmol)
nkostea = kostean aineen ainemäärä (kmol)
yh20 = vesihöyryn mooliosuus palamisilmassa (kmol)
Kuivan savukaasun kokonaismassa lasketaan kaavalla 19.
&'
,& &
=
+
+
Z
+ ⋯+
KAAVA 19
mkuiva,kok = kuivan savukaasun kokonaismassa (kg)
m1,2,3,n = kuivan aineen massa (kg)
5.4 Polttoaineen massa
Työssä laskettiin palamisessa höyrystyvän veden energiamäärää.
Muodostuvien savukaasujen laskemiseksi tulee tietää polttoaineen massa.
Kattilan tehosta lasketaan energia kaavalla 20 (11, s. 92).
\ =@∗=
KAAVA 20
E = energia (MWh)
P = teho (MW)
t = aika (h)
34
Energia muunnetaan megajouleiksi kaavalla 21.
\/] = \ ∗ 3600
KAAVA 21
EMJ = energia (MJ)
E = energia (MWh)
Kuluneen polttoaineen massa lasketaan kaavalla 22.
=
_J`
KAAVA 22
a
mpolttoaine = polttoaineen massa (kg)
EMJ = energia (MJ)
L = lämpöarvo (MJ/kg)
5.5 Vesihöyryn lämpöteho
Kun palamisessa muodostunut vesi höyrystyy, sitoutuu vesihöyryyn energiaa.
Veden määrä pysyy koko ajan samana, joten energian säilymislain mukaan
vesihöyryn tiivistyessä vapautuva energia vastaa veden höyrystymiseen
kulunutta energiaa. Vesihöyryssä oleva energiamäärä eli latenttilämpö voidaan
määrittää vesihöyryn entalpioiden avulla.
Entalpiaa mitataan energian ja massan suhteella. Entalpiaero lasketaan
kaavalla 23 (11, s. 109).
∆
=
2
−
KAAVA 23
35
∆H = vesihöyryn entapioiden erotus (kJ/kg)
Hh = vesihöyryn entalpia tietyssä lämpötilassa (kJ/kg)
Hv = veden entalpia tietyssä lämpötilassa (kj/kg)
Vesihöyryn olomuodon muuttuessa vapautunut energia lasketaan kaavalla 24
(11, s. 107).
\ =
,& &
∗∆
KAAVA 24
\= vapautuva energia (kJ)
mvesi,kok = kokonaisvesimäärä (kg)
∆H= vesihöyryn latenttilämpö (kJ/kg)
Kun tiedetään massavirta, lasketaan lämpöteho kaavalla 25 (11, s. 107).
c=d
∗∆
KAAVA 25
Q = teho (kW)
qm = massavirta (kg/s)
∆H = vesihöyryn latenttilämpö (kJ/kg)
5.6 Kuivan savukaasun lämpöteho
Kuivan savukaasun jäähtyessä vapautuu energiaa. Kuiva savukaasu lämmittää
vettä, ja sen lämpöteho lasketaan kaavalla 26 (11, s. 107).
c=d
∗ e ∗ (f − f )
KAAVA 26
36
Q = teho (kw)
qm = massavirta (kg/s)
T1= savukaasun alkulämpötila (oC)
T2= savukaasun loppulämpötila (oC)
5.7 Veden vastaanottama lämpöteho
Vesihöyryn lauhtumisessa vapautuvalla energialla lämmitetään pesukierron
vettä. Pesupatjan toimiessa lämmönsiirtopintana vesi vastaanottaa lämpöä.
Lämpöteholla saavutettava veden lämpötilaero lasketaan kaavalla 27 (11, s.
107) .
∆f =
g
KAAVA 27
h ∗Q
∆T= lämpötilan muutos (oC)
Q = teho (kW)
qm = massavirta (kg/s)
c = ominaislämpökapasiteetti (kJ/kg*Co)
5.8 Lämmön talteenoton teho ja kattilanhyötysuhde
Lämmönsiirtimen teho voidaan laskea, kun tiedetään veden massavirta ja
lämpötilojen erotus kaavalla 28 (11, s. 107).
∅ = d ∗ e ∗ (f1 − f2 )
KAAVA 28
37
Ø = lämmönsiirtimen teho (kW)
qm = veden massavirta (kg/s)
c = ominaislämpökapasiteetti (kJ/kg)
T1 = veden loppulämpötila (oC)
T2 = veden alkulämpötila (oC)
Lämmön talteenoton muuttuva teho voidaan laskea kaavalla 29.
∅ =
k Wk
k WkZ
∗∅
KAAVA 29
∅ = uusi teho (MW)
∅ = nykyinen teho (MW)
T1 = veden uusi lämpötila lämpötila ennen lämmönsiirrintä (oC)
T2 = veden lämpötila lämmönsiirtimen jälkeen (oC)
T3 = veden vanha lämpötila lämmönsiirtimen jälkeen (oC)
Savukaasupesurin hyötysuhde kattilatehosta lasketaan kaavalla 30 (11, s. 112).
ἡ=
c*8m7n,
c6+==,5+
KAAVA 30
ἡ = pesurin lämmön talteenoton hyötysuhde
Qpesuri= pesurin lämmön talteenottoteho (MW)
Qkattila= kattilan teho (MW)
38
6 HONKAVAARAN LÄMPÖLAITOS
Puolangan kunnassa Honkavaaran lämpölaitoksen 3 megawatin kpa-kattilan
yhteyteen on asennettu märkäpatjapesuri (kuva 14). Savukaasupesurilla
puhdistetaan savukaasuja, ja sen yhteydessä on lämmön talteenottolaitteisto,
jolla otetaan talteen savukaasujen lauhdelämpö. Esierottimena pesurille
käytetään syklonia. Huippukulutuksen aikana Puolangalla käytetään öljykattilaa
kiinteän polttoaineen kattilan rinnalla.
Savukaasupesuri on asennettu vuonna 2009 paikkaamaan polttoaineen hinnan
noususta johtuvia kustannuksia. Savukaasupesurilla pyritään nostamaan
kiinteän polttoaineen kattilan hyötysuhdetta ja vähentämään öljykattilan käyttöä.
Tavoitteena on, että polttoaineen käytön pienentyessä saadaan vuodessa noin
70 000 €:n säästö polttoainekustannuksissa. Pesuri lisää laitoksen
käyttökustannuksia noin 15 000 € vuodessa, joten vuosittainen kokonaissäästö
olisi 55 000 €.
KUVA 14. Puolangan kunnan savukaasupesuri
39
6.1 Savukaasupesuri
Savukaasupesuri on Condens Heat Recoveryn märkäpatjapesuri. Pesurissa on
2 märkäpatjaa lämmönsiirtopintoina ja lauhdeveden kerääjä pesurin alaosassa.
Pesurin yhteydessä on lämmöntalteenotto, jonka lämmönsiirtimen kautta
lämmitetään lauhdevedellä kattilalle palaavaa kaukolämmön paluuvettä. Näin
ollen kaukolämpöverkoston vettä tarvitsee lämmittää kattilassa vähemmän ja
energiaa säästyy.
Savukaasut ohjataan esierottimena toimivan syklonin läpi savukaasupesuriin ja
siitä eteenpäin savupiippuun ja ulkoilmaan. Savukaasut kulkevat pesurin läpi
aina huoltotilanteita lukuun ottamatta. Pesuri on asennettu sisätiloihin sen
huoltotoimenpiteiden helpottamiseksi ja siihen on asennettu automatiikka, joka
mahdollistaa laitoksen käytön miehittämättömänä.
6.2 Lämmönsiirrin
Pesurin yhteydessä on vastavirtalevylämmönsiirrin, jolla savukaasupesurin
lauhdeveteen sitoutunut energia siirretään kaukolämmön paluuveteen.
Lämmönsiirrin siirtää savukaasujen lauhdelämmön kaukolämpöverkoston
paluuveteen (kuva 15).
KUVA 15. LTO-lämmönvaihdin
40
Lämmönsiirrin on mitoitettu huomattavasti alhaisemmalle kaukolämpöverkoston
paluuveden lämpötilalle kuin nykytilanteessa. Lämmönsiirtimen mitoituksessa
on käytetty seuraavia arvoja:
•
savukaasun lämpötila 220 oC
•
savukaasun pölypitoisuus max. 330 mg/m3n
•
paluuveden lämpötila max. 50 oC
•
paluuveden vesivirta mitoituspisteessä min. 15 kg/s
•
lämmönsiirtoteho 650 KW
•
lämpötilaero/asteisuus 2 oC.
6.3 Hyötysuhde
Savukaasupesurin lämmöntalteenoton hyötysuhde on tällä hetkellä noin 10 %
kattilan tehosta. Mikäli kaukolämmön paluuveden lämpötila olisi alhaisempi,
saataisiin pesurilla suurempi teho ja sen hyötysuhde kattilatehoon nähden
nousisi. Pesurin mitoituspisteenä on käytetty seuraavia arvoja:
•
kattilateho 3 MW
•
polttoaineen kosteus 55 %
•
paluuveden lämpötila kaukolämpö 46 oC
•
LTO- teho 1030 KW
•
paluuvesivirta 15 kg/s.
Savukaasupesurin mitoituspisteen mukainen hyötysuhde on 35 %
kattilatehosta. Nykyisessä tilanteessa kaukolämpöverkoston paluuveden
lämpötilan ollessa huomattavasti korkeampi on pesurin tehokkuus ja näin
hyötysuhde huomattavasti pienempi.
Esimerkkitilanteessa pesurin tehokkuus on 0,23 MW, kun kattilan teho on 2,47
MW. Lämmönsiirron hyötysuhteeksi muodostuu 9,27 % kattilatehosta. (Kuva
16.)
41
KUVA 16. Pesurin LTO- hyötysuhde
42
7 SAVUKAASUPESURIN PROSESSI
Savukaasupesurissa savukaasu jäähdytetään alle vesihöyryn kastepisteen ja
vesihöyry tiivistyy takaisin vedeksi. Prosessissa vesihöyry lauhtuu
täytekappalekolonnin lämmönsiirtopinnoille ja savukaasupesurin pesukierron
vesi vastaanottaa vesihöyrystä vapautuvan energian. Pesukierron vesi
vastaanottaa prosessissa myös kuivan savukaasun jäähtymisessä vapautuvaa
energiaa.
Savukaasupesurin pesukierron veden lämpötila ei voi nousta savukaasun
kastepisteen lämpötilan yläpuolelle. Savukaasun kastepiste on polttoaineen
kosteudesta riippuen 62–72 oC. Savukaasupesurin hyötysuhde törmääkin
yleensä korkeaan kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötilaan, koska
savukaasujen loppulämpötila ja pesukierron veden lämpötila määräytyvät
kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötilasta.
7.1 Prosessin tuottama energia esimerkkitilanteessa
Esitetään savukaasupesurin toiminta esimerkkitilanteessa. Kpa-kattilan teho on
2,47 MW ja savukaasujen kastepiste on noin 66 oC. Kastepisteen perusteella
polttoaineen kosteusprosentti on noin 40 %. Lasketaan tunnin aikana kulunut
polttoaine, kun polttoaineena käytetään haketta ja polttoaineen kosteusprosentti
on 40 %. Kpa-kattilalla tuotetaan tunnin aikana 2,47 MWh energiaa, joka on
megajouleiksi muutettuna 8892 MJ. Polttoaineen lämpöarvo 40 % kosteudella
on 9 MJ/kg. Kaikki esimerkin tilanteen arvot on mitattu käytännön prosessin
aikana. Laskussa oletetaan, että kaikki polttoaineen energia saadaan käytettyä
kattilan lämpötehoksi. Lasketaan polttoaineen massa kaavalla 22.
=
oop /]
p
J`
"q
= 9886t
KAAVA 22
Polttoainetta kului energian tuottamiseen 988 kiloa. Polttoaineen
kosteusprosentti on 40 %. Lasketaan polttoaineessa kosteutena oleva veden
määrä kaavalla 1.
43
=
,
poo&u∗v%%
%%
= 3956t
KAAVA 1
Polttoaineessa on 395 kg vettä. Polttoaineen kuiva-aineen massa lasketaan
kaavalla 2.
= 9886t − 3956t = 5936t
&'
KAAVA 2
Polttoaineessa on 593 kg kuiva-ainetta. Kuiva-aineesta 6 % on vetyä.
Palamisreaktiossa vety reagoi polttoilman hapen kanssa ja muodostuu vettä
reaktioyhtälön mukaisesti.
+
→
REAKTIOYHTÄLÖ
Muodostuvan veden massa voidaan laskea ainemäärän ja vedyn ja hapen
moolimassan avulla. Vedyn (H2) moolimassa on 2,002 kg/kmol ja hapen O2 on
32 kg/kmol. Lasketaan veden massa kaavalla 6 (1, s. 133).
,
=
%,%w∗xpZ&u
,%
"q
"G
∗ y2,02 &
&u
+ 16,00 &
&u
z = 3176t
KAAVA 6
Vedyn palaessa muodostuu vettä 317 kg. Kokonaisvesimäärä polttoaineessa
on 395 kg + 317 kg = 712 kg.
7.2 Polttoilman mukana tullut vesihöyry
Polttoilman lämpötila on 25 oC, ja sen suhteellinen kosteus on 50 %. Lasketaan
polttoilman mukana tuleva vesihöyry, kun käytetään ilmakerrointa 1,2.
Vesihöyryn osapaine voidaan laskea suhteellisen kosteuden ja kylläisen
vesihöyryyn paineella polttoilman lämpötilassa kaavalla 7 (10, s. 16).
@2 = 0,5 ∗ 3,1696@+ = 1,90146@+
KAAVA 7
44
Vesihöyryn osapaineeksi saadaan 1,9014 kPa. Vesihöyryn osapaineen avulla
lasketaan palamisilmassa olevan vesihöyryn mooliosuus kaavalla 8 (10, s. 16).
>2B =
,p% v&C
%%&C
= 0,019014 .5
KAAVA 8
Vesihöyryn mooliosuudeksi palamisilmassa saadaan 0,019014 mol.
Seuraavaksi lasketaan palamisen tarvitsema happi hakkeen kemiallisen
koostumuksen avulla (taulukko 4).
TAULUKKO 4. Hakkeen kemiallinen koostumus
Kuiva-aineen osuus polttoaineesta on 593 kg. Kuiva-aine jakautuu alkuaineisiin
kuvan mukaisesti. Palamisreaktiossa muodostuu seuraavia yhdisteitä.
Hiili: C + O2 → CO2. Hiilestä muodostuu hiilidioksidia, kun siihen sitoutuu
happea palamisilmasta. Hapen ainemäärä hiilidioksidille lasketaan kaavalla 9
(10, s. 17).
-EFB =
|}~"q∗|B
•B,V•
%%
= 25,676 .5
KAAVA 9
Vety: H2 + 1/2 O2 → H2O. Vedystä muodostuu vettä, kun se reagoi
palamisilmassa olevan hapen kanssa. Hapen ainemäärä vedelle lasketaan
kaavalla 10 (10, s. 17).
45
-KB F = 0,5 ∗
|}~"q∗€
B,VB
%%
= 8,86 .5
KAAVA 10
Happi: Happi ei reagoi palamisilman kanssa vaan se käytetään palamisreaktion
happena. Lasketaan hapen ainemäärä kaavalla 11 (10, s. 17).
-FB =
|}~"q∗•V
~B,VV
%%
= 7,416 .5
KAAVA 11
Seuraavaksi lasketaan palamiseen tarvitsema hapen määrä kaavalla 12 (10, s.
17).
-FB = ;25,67 + 8,80 − 7,41?6 .5 = 27,066 .5
KAAVA 12
Polttamiseen käytetään ilmakerrointa 1,2. Lasketaan savukaasuun päätyvä
lisähapen määrä kaavalla 13 (10, s. 17).
-FB,#" = ;1,2 − 1? ∗ 27,066 .5 = 5,416 .5
KAAVA 13
Palamisilma sisältää typpeä. Lasketaan typen ainemäärä kaavalla 14 (10, s.
17).
-
B
= 1,2 ∗ 3,77 ∗ 27,066 .5 = 122,46 .5
KAAVA 14
Palamisilman suhteellinen kosteus on 50 %. Palamisilman sisältämä vesihöyry
lasketaan kaavalla 15 (10, s. 18).
-KB F,
= ;27,06 + 5,41 + 122,4?6 .5 ∗
46
%,% p% v
W%,% p% v
= 3,006 .5
KAAVA 15
Lasketaan veden massa kaavalla 16 (1, s. 39).
= 18,02
2B ,
&
&u
∗ 3,006 .5 = 54,096t
KAAVA 16
Vesihöyryn kokonaismäärä lasketaan kaavalla 17 (1, s.39).
,& &
= 3956t + 3176t + 54,096t = 766,16t
KAAVA 17
Savukaasussa on vettä yhteensä 766,1 kg.
7.3 Kuivan savukaasun massa
Palamisesta muodostunut savukaasu koostuu vesihöyryn lisäksi hiilidioksidista
ja hapesta. Palamisreaktiossa muodostuvan hiilidioksidin ainemäärä on 25,6
kmol. Lasketaan muodostuvan hiilidioksidin massa kaavalla 4 (1, s. 39).
EFB ,&'
= 25,66 .5 ∗ ;12,01 + 32?
&
&u
= 1126,76t
KAAVA 4
Palamisreaktiossa savukaasuun päätyvän lisähapen määrä 5,41 kmol. Kuivan
hapen määrä lasketaan kaavalla 18 (1, s. 133).
-FB ,&'
= 5,416 .5 − ;5,416 .5 ∗ y
%,% p v
z = 5,306 .5
W%,% p v
KAAVA 18
Savukaasuun päätyvän kuivan hapen määrä lasketaan kaavalla 4 (1, s. 39).
B ,&'
= 5,306 .5 ∗ 32
&
&u
= 169,66t
KAAVA 4
Palamisilmassa oleva typpi päätyy savukaasuun. Kuivan typen määrä lasketaan
kaavalla 18 (1, s. 133).
47
-‚B ,&'
= 122,46 .5 − ;122,46 .5 ∗ y
%,% p v
z = 1206 .5
W%,% p v
KAAVA 18
Savukaasuun päätyvän kuivan typen määrä lasketaan kaavalla 4 (1, s. 39).
= 1206 .5 ∗ 28
‚B ,&'
&
&u
= 33606t
KAAVA 4
Polttoaineessa on 4 % typpeä, joka myös päätyy kuivaan savukaasuun.
Polttoaineessa olevan typen massa lasketaan kaavalla 3 (1, s. 39).
1
=
,
v∗xpZ&u
%%
= 23,76t
KAAVA 2
Kuivan savukaasun komponentit lasketaan yhteen kaavalla 19.
&'
,& &
= 1126,76t + 169,66t + 33606t + 23,76t = 46806t
KAAVA 19
Kuivaa savukaasua on yhteensä 4680 kg.
7.4 Entalpiaero
Savukaasun lämpötila ennen savukaasupesuria on 220 oC ja savukaasun
kastepiste on noin 68 oC. Polttoaineessa oleva ja palamisreaktiossa
muodostunut vesi höyrystyy polttoaineen palaessa. Veden höyrystymisessä
sitoutunut energia vapautuu energian säilymislain mukaan, kun vesihöyry
lauhtuu takaisin vedeksi. Vesihöyryn sisältämä energiamäärä lasketaan
kaavalla 23 (11, s. 109).
∆
= 302
&]
&u
− 2629
&]
&u
= −2327kJ/kg
48
KAAVA 23
Veden höyrystyslämmöksi vallitsevissa olosuhteissa tulee -2327 kJ/kg. Vettä on
yhteensä 766,1 kg. Lasketaan veden höyrystymiseen kulunut energia kaavalla
24 (11, s. 107).
∆\ =
‡ww, &u∗ Z ‡
%%%
"`
"q
= 17830ˆ
KAAVA 24
Veden höyrystyessä energiaa kuluu 1783 MJ. Energian säilymislain mukaan
veden höyrystymiseen kulunut energia saadaan takaisin lauhduttamalla
vesihöyry vedeksi. Savukaasupesurin lämmön talteenottolaitteistolla saadaan
veden höyrystymiseen kulunut energia takaisin lauhduttamalla vesihöyry
takaisin vedeksi. 1738 MJ on 0,49 MWh.
7.5 Vesihöyryn tiivistymisessä vapautuva energia
Koska savukaasun kastepiste on noin 66 oC, savukaasussa oleva vesihöyry on
täysin nestemäisessä muodossa 36 oC:ssa. Vesihöyryn tiivistymiseen täysin
vedeksi tarvitaan noin 30 oC:n lämpötilan lasku (kuva 17).
Kuva 17. Lämmöntalteenoton tehokkuuden suhde polttoaineen kosteuteen ja
savukaasun loppulämpötilaan
49
Kun savukaasun lämpötila jää korkeaksi 64,9 oC, vain osa vesihöyrystä tiivistyy
vedeksi. Lämpötilaero vastaa noin 4 % tiivistymistä kokonaismassasta.
Tiivistyvän veden massa voidaan laskea kaavalla 1.
=
v∗‡ww, &u
%%
= 306t
KAAVA 1
Savukaasun jäähtyessä lämpötilaan 64,9 oC, on vesihöyryn massavirta 0,009
kg/s. Lasketaan savukaasun tiivistymisessä vapautuva lämpöteho massavirran
mukaan kaavalla 25 (11, s. 107).
d = 0,009
&u
∗ 2327
&]
&u
= 19,86‰
KAAVA 25
Vesihöyryn tiivistymisessä vapautuva lämpöteho on 19,8 kW. Pesukierron vesi
sumutetaan ohuena sumuna vesihöyryyn, jolloin pesukierron vesi lämpenee
sen vastaanottamalla teholla. Pesukierron massavirta tilanteessa on 12,35 kg/s.
Pesukierron veden lämpötilaero lasketaan kaavalla 27 (11, s. 107).
∆f =
p,o&Š
"q
,Zx ∗v,
#
o%
"`
"q∗‹
= 0,38
KAAVA 27
Pesukierron veden lämpötilaeroksi muodostuu 0,38 oC. Koska
savukaasupesurin prosessissa savukaasujäähtymä on suuri, siirtyy
lämpöenergiaa myös savukaasun jäähtymisen seurauksena pesukierron
veteen.
7.6 Savukaasun jäähtymä ja lämpöteho
Esimerkkitilanteessa kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötila on 60,9 oC.
Pesukierron veden lämpötila on 61,6 oC, jolloin savukaasun loppulämpötilaksi
muodostuu 61,6 oC (kuva 18).
50
KUVA 18: Esimerkkitilanne
Kuivan savukaasun kokonaismassa on 4680 kg. Kuivan savukaasun lämpötila
ennen savukaasupesurin jäähdytystä on 221,6 oC ja jäähdytyksen jälkeen 64,7
o
C. Savukaasun ominaislämpökapasiteettina käytetään ilman
ominaislämpökapasiteettia 1,0 kJ/kg*oC. Lasketaan kuivan savukaasun
jäähtymisen teho savukaasun massavirran ollessa 1,3 kg/s kaavalla 26 (11, s.
107).
= 1,3
&u
∗ 1,0
&]
&u∗ E
∗ ;221,6 − 64,7?
= 203,976‰
KAAVA 26
Pesukierron veden massavirta on 12,35 kg/s. Pesukierron veden lämpötilaero
kuivan savukaasun lämpöteholla lasketaan kaavalla 27 (11, s. 107).
∆f =
%Z,p‡&Š
,Zx
"q
∗v,
#
o%
"`
"q∗‹
= 3,95
KAAVA 27
Savukaasun kokonaisteho saadaan laskemalla vesihöyryn ja kuivan
savukaasun lämpöteho yhteen. Yhteensä savukaasupesurin prosessin
tuottamalla lämpöteholla voidaan lämmittää pesukierron vettä noin 4,5 oC.
51
7.7 Lämmönsiirtimen teho ja hyötysuhde
Esimerkin tilanteessa kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötila on 60,9 oC.
Kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötila lämmönsiirtimen jälkeen on 65,6
o
C ja sen massavirta on 11,8 kg/s. Lämmönsiirtimen toisella puolella
pesukierron veden lämpötila ennen lämmönsiirrintä on 66,1 oC ja
lämmönsiirtimen jälkeen 61,6 oC. Pesukierron massavirta on 12,35 kg/s. (Kuva
19.)
KUVA 19. Esimerkkitilanne
Lämmonsiirtimen teho lasketaan kaavalla 28 (11, s. 107).
∅ = 12,35
&u
∗ 4,18
&]
&u∗E
∗ ;66,1
− 61,6
? = 2326‰
KAAVA 28
Lämmönsiirtimen tehoksi saadaan 232 kW, joka on 0,23 MW. Kattilatehon
ollessa 2,47 MW saadaan lämmön talteenoton hyötysuhteeksi kaavalla 30 (11,
s. 112).
ἡ=
%, Z/Œ
,v‡/Œ
∗ 100% = 9,3%
KAAVA 30
Lämmönsiirtimen hyötysuhteeksi saadaan 9,3 %. Biopolttoaineilla tuotettu teho
yhteensä on 2,7 MW.
52
7.8 Pesurin tehokkuuden parantaminen
Lasketaan savukaasupesurin lämmöntalteenottoteho esimerkki tilanteessa
kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötilan ollessa 46 oC. Näin ollen
pesukierron tuloveden lämpötila on 46,7 oC ja savukaasun loppulämpötila noin
50,7 oC.
Savukaasun kastepiste on sama kuin edellisessä tilanteessa ja vesihöyryä
tiivistyy vedeksi noin 50 % kokonaismassasta savukaasun loppulämpötilan
ollessa 50,7 oC. Vettä höyrystyy 393 kg ja massavirraksi saadaan 0,11 kg/s.
Vesihöyryn tiivistymisen lämpöteho voidaan laskea kaavalla 25 (11, s. 107).
d = 0,11
&u
∗ 2327
&]
&u
= 254,26‰
KAAVA 25
Pesukierron massavirta tilanteessa on 12,35 kg/s. Pesukierron veden
lämpötilaero lasketaan kaavalla 27 (11, s. 107).
∆f =
xv, &Š
"q
,Zx ∗v,
#
o%
"`
"q∗‹
= 4,92
KAAVA 27
Lasketaan savukaasun jäähtymän lämpöteho kaavalla 26 (11, s. 107).
= 1,3
&u
∗ 1,0
&]
&u∗ E
∗ ;221,6 − 50,7?
= 222,176‰
KAAVA 26
Pesukierron veden massavirta on 12,35 kg/s. Pesukierron veden lämpötilaero
kuivan savukaasun lämpöteholla lasketaan kaavalla 27 (11, s. 107).
∆f =
, ‡&Š
"q
,Zx ∗v,
#
o%
"`
"q∗‹
= 4,30
KAAVA 27
53
Pesukierron vesi lämpenee pesurissa 9,2 oC. Pesukierron veden
loppulämpötilaksi muodostuu 56,0 oC.
Lasketaan lämmönsiirtimen uusi teho kaavalla 29.
;xw,%Wvw,‡? E
∅ = ;ww,
Ww ,w? E
∗ 0,230‰ = 0,470‰
KAAVA 29
Lämmönsiirtimen uudeksi tehoksi saadaan 0,47 MW. Kattilatehon ollessa 2,47
MW lasketaan lämmön talteenoton hyötysuhde kaavalla 30 (11, s. 112).
ἡ=
%,v‡/Œ
,v‡/Œ
∗ 100% = 19%
KAAVA 30
Lämmönsiirtimen hyötysuhteeksi saadaan 19 %. Biopolttoaineilla tuotettu teho
yhteensä on 2,94 MW. Savukaasupesurista saatava lämmöntalteenottoteho on
9 % enemmän nykyiseen tilanteeseen verrattuna.
Kosteampaa polttoainetta poltettaessa olisi hyötysuhde ollut huomattavasti
enemmän. Kosteammalla polttoaineella kaukolämpöverkoston paluuveden
lämpötilalla 46 oC olisi hyötysuhde ollut noin 30 %.
Kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötilaa pysyvästi alentamalla saadaan
savukaasupesurilla enemmän lämmöntalteenottotehoa. Savukaasupesurin
parantunut hyötysuhde vähentää polttoainekustannuksia ja öljykattilan käyttöä
kpa-kattilan rinnalla voidaan vähentää.
54
8 PARANNUSEHDOTUKSET
Savukaasupesurin tehokkuus jää nykyisellä kaukolämpöverkoston paluuveden
lämpötilalla pienemmäksi kuin toimittajan ilmoittama tehokkuus. Prosessia
tarkastelemalla voidaan päätellä, että savukaasupesurin tehokkuus nousee
huomattavasti kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötilan alentuessa.
Tarkastellaan lämmöntuotantoa vuonna 2013 ja pohditaan, kuinka
kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötilan aleneminen vaikuttaa
lämmöntuotantoon. Lasketaan savukaasupesurin nousevan tehokkuuden
vaikutus polttoainekustannuksiin.
8.1 Lämmöntuotanto 2013
Vuonna 2013 Biopolttoaineilla tuotettiin 87 % ja öljyllä 13 %
kokonaislämmöntuotannosta. Kpa- ja öljykattilaa käytettiin rinnan pääosin
huippukulutuksen aikana, jolloin kpakattilalla ei voitu tuottaa
kokonaislämmöntarvetta. Suurin öljykattilan käyttöaste oli tammikuun aikana,
jolloin lämmöstä tuotettiin 77 % kpa-kattilalla ja 23 % öljykattilalla. Tavoitteena
on, että biopolttoaineiden osuus kokonaislämmöntuotannossa nousee
mahdollisimman suureksi.
Vuoden 2013 seurannan perusteella pesurin vuosittaiseksi hyötysuhteeksi
saatiin 12 % kattilatehosta. Suurin savukaasupesurin hyötysuhde, 24 %
saavutettiin helmikuussa. Savukaasupesurin lämmön talteenoton hyötysuhde oli
alhaisimmallaan noin 10 %.
Kaukolämpöverkoston paluuveden keskiarvoinen lämpötila oli 58 oC. Tuloksista
voidaan päätellä, että paluuveden lämpötila ja polttoaineen kosteus on
vaihdellut huomattavasti.
Taulukossa 5 on esitetty vuoden 2013 lämmöntuotanto kuukausittain.
55
TAULUKKO 5. Lämmöntuotanto 2013
Taulukossa esiintyvät termit:
•
kpa-kattilan keskimääräinen teho (KPA-teho k.a.)
•
savukaasupesurin lämmön talteenoton keskimääräinen teho (Pesuriteho
k.a.)
•
kpa-kattilan ja lämmön talteenoton keskimääräinen yhteenlaskettu teho
(Bio)
•
savukaasupesurin lämmön talteenoton keskimääräinen hyötysuhde
(LTO-hyötysuhde %)
•
öljykattilan keskiarvoinen teho (Öljyteho k.a.)
•
keskiarvoinen kokonaislämmöntuotto teho (Kokonaisteho)
•
biopolttoaineiden keskimääräinen osuus kokonaislämmöntuotannosta
(Bio %)
•
öljykattilan keskimääräinen osuus kokonaislämmöntuotannosta (Öljy %)
Vuonna 2013 savukaasupesurin lämmön talteenoton avulla tuotettiin 12,4 %
enemmän energiaa bio-polttoaineesta verrattaessa tilanteeseen ilman lämmön
talteenottoa. Öljyn kulutus on noin 40 % pienempi kuin tilanteessa ilman
savukaasupesurin lämmön talteenottoa.
56
8.2 Pesurin tehokkuuden parantaminen
Kaukolämmön paluuveden lämpötilan keskiarvo vuonna 2013 oli 58 oC. Jos
kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötila saadaan alennettua pysyvästi alle
50 oC:n, pesurin tehokkuus kasvaa. Näin ollen pesurin vuosihyötysuhde nousee
ja polttoaineesta saadaan enemmän energiaa talteen. Samalla öljykattilan
käyttöaste lämmityksessä laskee.
Taulukossa 6 on esitetty lämmöntuotanto optimaalisessa tilanteessa, jolloin
kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötila on aina alle 50 oC.
TAULUKKO 6. Lämmöntuotanto 2013 kaukolämmön paluuvesi alle 50 oC
Taulukkoja 1 ja 2 vertailemalla saadaan tulokseksi seuraavaa:
•
Pesurin keskiarvoinen hyötysuhde kasvaa 23,38 % - 12,40 % = 10,98 %.
•
Vuodessa biopolttoaineesta saadaan 10,98 % enemmän energiaa.
•
Öljykattilan käyttö vähenee 53 % vuodessa verrattuna lämmön
talteenoton tehokkuuteen vuonna 2013.
•
Biopolttoaineilla voidaan tuottaa 94 % kokonaislämmöntarpeesta.
8.3 Pesurin tehokkuuden vaikutus taloudellisesti
Savukaasupesurin avulla saatava taloudellinen hyöty muodostuu alentuneista
polttoainekustannuksista. Pesurin avulla biopolttoaineesta saadaan enemmän
energiaa, jolloin öljykattilan käytön tarve vähenee. Öljykattilan käytöllä on suuri
taloudellinen merkitys polttoöljyn korkean hinnan takia.
57
Vuoden 2013 polttoaineen kulutuksen perusteella on laskettu, kuinka paljon
pesurin tehokkuuden parantaminen vaikuttaa taloudellisesti. Pesurin
käyttökustannukset ovat 15 000 € vuoden 2009 säästölaskelman mukaisesti:
Nykyinen tilanne, pesurin vuosihyötysuhde 12,4 %:
•
biopolttoaineiden osuus kokonaislämmöntuotannosta 87 %
•
öljykattilan osuus kokonaislämmöntuotannosta 13 %
•
öljyn vuosikulutus on 40 % pienempi verrattaessa toimintaan ilman
savukaasupesuria.
•
polttoainekustannuksista tuleva säästö 95 000 € vuodessa verrattaessa
toimintaan ilman savukaasupesuria
•
pesurin kustannukset huomioon ottaen säästö vuodessa 80 000 €.
Pesurin vuosihyötysuhde 15 %:
•
biopolttoaineiden osuus kokonaislämmöntuotannosta 90 %
•
öljykattilan osuus kokonaislämmöntuotannosta 10 %
•
säästö öljyn kulutuksessa 123 000 € verrattaessa toimintaan ilman
savukaasupesuria
•
pesurin kustannukset huomioon ottaen säästö vuodessa 108 000 €
•
vuosisäästö 18 000 € enemmän kuin vuoden 2013 hyötysuhteella.
Pesurin vuosihyötysuhde 20 %:
•
biopolttoaineiden osuus kokonaislämmöntuotannosta 94 %
•
öljykattilan osuus kokonaislämmöntuotannosta 6 %
•
säästö öljyn kulutuksessa 168 000 € verrattaessa toimintaan ilman
savukaasupesuria
•
pesurin kustannukset huomioon ottaen säästö vuodessa 153 000 €
•
vuosisäästö 73 000 € enemmän kuin vuoden 2013 hyötysuhteella.
58
Pesurin vuosihyötysuhde 23,38 %
•
biopolttoaineiden osuus kokonaislämmöntuotannosta 95 %
•
öljykattilan osuus kokonaislämmöntuotannosta 5 %
•
säästö öljyn kulutuksessa 179 000 € verrattaessa toimintaan ilman
savukaasupesuria
•
säästö bio- polttoaineen kulutuksessa 4000 € verrattaessa toimintaan
ilman savukaasupesuria
•
säästö polttoainekustannuksissa 183 000 € verrattaessa toimintaan
ilman savukaasupesuria
•
pesurin kustannukset huomioon ottaen säästö vuodessa 168 000 €
•
vuosisäästö 88 000 € enemmän kuin vuoden 2013 hyötysuhteella.
Pesurin hyötysuhde on verrannollinen kaukolämpöverkoston paluuveden
lämpötilaan ja käytettävän polttoaineen kosteusprosenttiin, joten yli 25 %:n
vuosihyötysuhteeseen on vaikea päästä. Kaukolämpöverkoston paluuveden
lämpötilan alentuessa pysyvästi alle 50 oC:n on savukaasupesurin hyötysuhde
20–25 %.
Öljykattilan osuus kokonaislämmöntuotannosta on alhaisimmillaan 5 %, koska
öljykattilaa tarvitaan äärimmäisen kulutuksen aikana. Äärimmäisen kulutuksen
aikana kpa-kattilan teho ei riitä kokonaislämmöntuotantoon.
8.4 Yhteenveto
Kaukolämpöverkostoon tehtävät muutokset ja korjaustoimenpiteet säästäisivät
vuodessa noin 18–88 000 € polttoainekustannuksissa. Vertailussa on käytetty
savukaasupesurin vuoden 2013 hyötysuhdetta. Hyötysuhdetta on verrattu
hyötysuhteeseen 15–23,38 %. Säästölaskelmat on tehty biopolttoaineen ja
polttoöljyn vuoden 2013 kuluttajahinnan mukaan.
59
Polttoainekustannuksista tuleva säästö muodostuu hyötysuhteiden parantuessa
seuraavasti:
•
hyötysuhde 15 %: 18 000 € enemmän kuin vuonna 2013
•
hyötysuhde 20 %: 73 000 € enemmän kuin vuonna 2013
•
hyötysuhde 23,38 %: 88 000 € enemmän kuin vuonna 2013
Kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötilan alentuessa alle 50 oC:n, on
savukaasupesurin parantuneella hyötysuhteella saavutettu säästö huomattava.
Kaukolämpöverkoston korjaustöihin investoiminen tulee säästämään
polttoainekustannuksissa tulevaisuudessa.
8.5 Ongelmatilanteet
Savukaasupesurin alhaisen tehokkuuden syy on kaukolämpöverkoston
paluuveden korkea lämpötila. Savukaasujen loppulämpötila jää korkeaksi ja osa
polttoaineen energiasta hävitään.
Savukaasupesurin huoltoon tulee kiinnittää huomiota ja varmistaa, että
savukaasuista irtaantuva liete ei pääse pesukiertoon, vaan se ohjataan aina
lietesäiliöön. Savukaasupesurin toiminnan takaamiseksi on tärkeää noudattaa
huoltoaikataulua ja täyttää päiväkirjaa pesurin huolloista. Huoltotoimenpiteistä ja
aikatauluista on kerrottu lisää kappaleessa 9. Huoltotoimenpiteet.
8.6 Kaukolämpöverkosto
Puolangan kunnan kaukolämmön paluuveden lämpötila on huomattavan
korkea. Kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötilaa alentamalla saadaan
savukaasupesurin tehokkuus paremmaksi. Kaukolämpöverkoston paluuveden
lämpötilan tulisi pysyvästi olla alle 50 oC. Vuonna 2013 paluuveden lämpötila
oli huomattavan korkea keskiarvolla 58 oC
Kaukolämpöverkoston toimintaa ja sen säätöjä tulee tutkia ja löytää syy
korkeaan paluuveden lämpötilaan. Ongelmaan voi olla useita syitä, ja siihen
vaikuttavat myös alkuperäiset asennustekniset ratkaisut.
60
Kaukolämpölaitoksella tarkastetaan, että kaukolämpöverkoston menoveden
lämpötila vastaa vallitsevia sääolosuhteita. Kaukolämpöverkoston virtaama
tarkastetaan ja säädetään tarpeen vaatiessa.
Kaukolämpöverkostosta paikannetaan mahdolliset vuodot ja verkostoon liitetyt
lämmönsiirtimet tarkastetaan. Verkostoon liitetyistä lämmönsiirtimistä
tarkastetaan käyttöveden lämpötila, joka tulee olla 58 oC. Lämmönsiirtimistä
tarkastetaan kaukolämmön jäähtymä, joka on lämmönvaihtimille tulevan
kaukolämpöveden ja sieltä palaavan kaukolämpöveden lämpötilan erotus.
Erittäin hyvä jäähtymä on talvella yli 60 oC ja kesällä jäähtymän tulisi olla yli 15
o
C.
Koska kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötila on tällä hetkellä
huomattavan korkea, tulee verkoston toiminta tarkastaa ja korjata mahdolliset
viat. Kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötila pyritään alentamaan alle 50
o
C:n. Savukaasupesurin lämmön talteenoton tehon kasvulla saavutettavat
polttoainekulutuksen säästöt ovat suuret, joten kaukolämpöverkoston toiminnan
tarkkailu ja korjaaminen on ajankohtaista.
61
9 HUOLTOTOIMENPITEET
Pesurin toiminnan takaamiseksi on tärkeää suorittaa vuosittain perusteellinen
huolto kesäseisokin aikana. Pesurin pesukierto puhdistetaan 6 kuukauden
välein tilanteen salliessa. Muihin huoltotoimenpiteisiin kuuluu pesurin
lietteenpoistojärjestelmän puhdistus kolmen kuukauden välein tukoksien
estämiseksi.
9.1 Pesu
Pesutorni ja pesukierto tulee pestä kauttaaltaan muurahaishappoliuoksella 6
kuukauden välein. Pesu tapahtuu kierrättämällä pesukiertoa
muurahaishappoliuoksella noin vuorokauden ajan. Tämän jälkeen pesuri
huuhdellaan vedellä kierrättämällä ensin pesukiertoa noin vuorokauden ajan
vedellä, tyhjentämällä se ja kierrättämällä pesukiertoa uudestaan vedellä.
Toimenpide toistetaan niin kauan kun pesurista poistettavasta vedestä löytyy
lietettä ja tuhkanjäämiä. Huuhtelujen jälkeen veden PH mitataan, minkä jälkeen
pesukierto tyhjennetään ja täytetään uudella pesuvedellä, joka jää
pesukiertoon. Mikäli veden PH ei vastaa asetusarvoa, huuhdellaan pesuri
uudestaan niin, että varsinaisen pesuveden jäädessä pesuriin on veden PH
asetusarvossa.
On erittäin tärkeää, että pesun aikana katkaistaan veden pääsy
lämmönsiirtimelle ja pesu suoritetaan ainoastaan suljetun pesukierron alueella.
Lämmönsiirrin puhdistetaan siihen erikseen tehtyjen ohjeiden mukaisesti, sekä
tarkastetaan siirtimen tiivisteiden kunto.
Ennen pesukierron puhdistuksen aloitusta pesutornin lietesuppilo pestään
mahdollisesta kivettyneestä lietteestä ja tuhkasta esimerkiksi painepesurilla.
Pesutornissa lietteen poistumissuppilo ja sen poistoputki on erittäin pieni, joten
putkessa olevan sulkuventtiiliin päälle kertyy lähes poikkeuksetta lietettä, joka ei
pääse pois lietteenpoiston kautta.
62
Mikäli on mahdollista, että pesukiertoon pääsee lietettä pesurin käyttöaikana,
suoritetaan huoltotoimenpide useammin kuin kerran vuodessa. Liete voi tukkia
lämmönsiirtimen ja aiheuttaa suurempia ongelmia. Syklonin tulee olla aina
toiminnassa, jotta suuremmat tuhkapartikkelit on erotettu ennen pesutornia.
9.1.1 Märkäpatja
Pesurin lämmönsiirtopintana toimivan märkäpatjan huokoisiin muovihelmiin
kertyy ja kivettyy ajan kuluessa lietettä. Muovihelmien puhdistuksessa patjan
muovihelmet poistetaan pesurista, minkä jälkeen ne pestään
muurahaishappoliuoksella esimerkiksi betonimyllyssä. Pesun jälkeen
muovihelmet huuhdellaan huolellisesti vedellä. Puhdistetut patjat asennetaan
takaisin pesuriin pesukierron puhdistuksen jälkeen. Muovihelmet voi myös
vaihtaa uusiin, mikäli niissä on rikkoutumia tai kivettymä ei poistu pesun aikana.
Pesupatjojen kunto tarkastetaan silmämääräisesti 6 kuukauden välein ja pesu
suoritetaan kesäseisokin aikana. Tarpeen vaatiessa helmet puhdistetaan myös
6 kuukauden välein pesukierron puhdistuksen yhteydessä. Tukkeutunut
pesupatja vähentää lämmönsiirtopinnan alaa (kuva 20).
KUVA 20. Pesurin pesupatjat
63
Huoltotoimenpiteissä kesäseisokin aikana todettiin, että savukaasupesurin
lietteenpoisto toimi puutteellisesti ja pesutornin patjat ja lietesuppilo olivat
kauttaaltaan kivettyneen tuhkan ja lietteen peitossa.
Viime kesän huoltoseisokin aikana todettiin, että syklonin vajaatoiminta aiheutti
suuren hiukkaspitoisuuden pääsyn pesuriin. Pesuri oli pysäytetty ilman
välittömiä huoltotoimenpiteitä, joten liete kivettyi pesukierron ja pesurin sisälle.
Todettiin, että pesupatjat olivat kivettyneen lietteen peitossa (kuva 21).
KUVA 21.Tukkeutunut pesupatja
Liete tukkii kivettyessään pesuhelmien rakenteen. Pesuhelmet olivat täysin
tukkeutuneita (kuva 22).
KUVA 22.Tukkeutunut pesuhelmi
64
Pesurin märkäpatjan pesuhelmet saadaan puhdistettua kivettyneestä lietteestä
muurahaishapolla. Kivettynyt liete saadaan irti pesuhelmestä ja tukokset
liukenevat. (Kuva 23).
KUVA 23. Puhdistettu pesuhelmi
Pesurin pesupatjat poistetaan pesurista ja ne puhdistetaan
muurahaishappoliuoksella. Toimenpidettä jatketaan, kunnes kaikki liete on
irronnut pesuhelmistä (kuva 24). Puhdistuksen jälkeen helmet siirretään takaisin
pesuriin.
KUVA 24. Puhdistettu yläpatja
65
9.1.2 Lietteenpoisto
Pesurin lietesuppilo ja lietteenpoistoputki tukkeutuvat helposti, ja etenkin
lietteenpoistoputkessa oleva sulkuventtiili kerää lietettä, joka poistumisen
estyessä kivettyy sulkuventtiilin päälle. Lietteenpoistopumppuna toimivan
letkupumpun toiminta on myös varmistettava. Mikäli letkupumpun letku on
rikkoontunut, vaihdetaan se uuteen tarpeen vaatiessa.
Lietesuppilon ja lietteenpoistoputken tukkeutuessa voidaan ohjata vettä
paineella ns. väärään suuntaan, jolloin kivettymä sulkuventtiiliin päällä saadaan
rikottua ja johdettua liete letkupumpulle. Tämä vaatii pumpun irrottamisen
manuaalisesti ja vesiletkun kytkemisen lietteenpoistoputkeen.
Toimenpiteen helpottamiseksi lietteenpoistoputkeen voitaisiin asentaa yhde,
josta vettä saisi ohjattua sulkuventtiilin päälle ilman, että lietteenpoistoa tarvitsisi
katkaista. Näin voidaan ehkäistä lietteenpoiston tukkeutuminen.
Lietteenpoiston toiminnan takaamiseksi edellytetään, että liete poistuu
letkupumpun kautta lietesäiliöön. Mikäli lietteen pinta nousee liian korkealle
pääsee se pesukiertoon pesukierron ottoputken kautta, joka näkyy kuvassa 25
ylempänä. Tässä tilanteessa pesukierrossa kiertää puhtaan veden sijasta
lietteistä vettä, joka aiheuttaa ongelmia (kuva 25.)
KUVA 25. Lietesuppilo
66
9.1.3 Putkisto ja lämmönsiirrin
Pesurin pesukierron putkisto huuhdellaan samalla muurahaishappoliuoksella
pesutornin pesun aikana. Mikäli putkisto on todella tukkeutunut kivettyneestä
lietteestä ja tuhkasta, irroitetaan pesukierron pumppu ja putkisto puhdistetaan
manuaalisesti painepesurilla ennen pesukierron puhdistuksen aloittamista.
Erityisenä ongelmakohtana voidaan mainita putki, jonka kautta pesukiertoa
voidaan ajaa ilman lämmönsiirrintä.
Lämmönsiirtimen ohitusputkessa olevan sulun päälle kivettyy helposti lietettä
mikäli lietettä on pesukierron vedessä. Vuosihuollon yhteydessä on tärkeää
irrottaa putkessa oleva sulkuventtiili ja puhdistaa putki mahdollisesta
kivettyneestä lietteestä (kuva 26).
KUVA 26. Lämmönsiirtimen ohitusputki, jolla eristetään lämmönsiirrin
pesukierrosta
Ohitusputki avataan sulkuventtiilin kohdalta ja puhdistetaan venttiili sekä putki
painepesurilla. Mikäli lietettä pääsee pesukiertoon, muodostuu putken sulun
päälle ns. mutapussi, sillä putkessa oleva sulku on normaalitilanteessa kiinni.
Sulun päältä löytyvästä lietteestä voidaan todeta, että liete on päässyt
lämmönsiirtimelle, joka myös on tarkastettava putkiston puhdistuksen
yhteydessä.
67
Lämmönsiirrin puhdistetaan 12 kuukauden välein valmistajan ohjeiden
mukaisesti. Lämmönsiirrin tarkastetaan pesukierron pesun yhteydessä 6
kuukauden välein ja puhdistetaan tarvittaessa. Myös mahdollisesti rikkoutuneet
tiivisteet vaihdetaan puhdistuksen yhteydessä.
9.2 Huoltoaikataulu ja toimenpiteet
Pesurin huolto suoritetaan edellä mainittujen ohjeiden ja aikamääreiden
mukaisesti. Huoltotoimenpiteistä täytetään päiväkirjaa, jota täytetään aina kun
suoritetaan huoltotoimenpiteitä. Pesuveden PH- arvoa tarkkaillaan jatkuvasti
pesurissa manuaalisesti, sillä pesuriin ei ole asennettu PH- mittaus
automatiikkaa.
Vuosihuolto ajoitetaan kesäkauden ajalle samaan aikaan, kun suoritetaan KPAkattilan vuosihuolto. Tällöin polttoainekuormat ovat pieniä ja vuosihuolloista ei
tule suurta taloudellista tappiota. Huollon aikana kaukolämpöä lämmitetään
öljykattilalla. Pesurin huollot toteutetaan ennalta määrätyllä aikataululla huoltoohjelman mukaisesti (taulukko 7).
TAULUKKO 7. Pesurin huoltotoimenpiteet ja aikataulu
Toimenpide:
Lietepumpun tarkastus:
Lietesuppilon tarkastus:
Pesuveden PH:
Pesukierron huuhtelu:
Pesukierron puhdistus:
Lämmönsiirtimen
tarkastus:
Lämmönsiirtimen
puhdistus:
Vuosihuolto:
Märkäpatjojen tarkastus:
Märkäpatjojen puhdistus:
Aikataulu
1kk välein
x
x
x
6kk välein
12kk välein
x
x
x
x
68
x
x
x
x
10 YHTEENVETO
Työn päätarkoitus oli perustella savukaasupesurin tarpeellisuus ja selvittää millä
toimenpiteillä savukaasupesurin tehokkuutta voidaan parantaa. Nykyistä
tilannetta verrattiin vanhaan säästösuunnitelmaan ja laskettiin paremmalla
tehokkuudella saatava lisäsäästö.
Työssä selvisi savukaasupesurin prosessia tutkimalla, että savukaasupesurin
tehokkuus on alhainen kaukolämpöverkoston korkean paluuveden lämpötilan
takia. Työssä laskettiin, että savukaasupesurin prosessi vastaa toimittajan
ilmoittamaa tehokkuutta ja savukaasupesurilla voidaan päästä luvattuihin
tuloksiin. Laskelmien avulla saatiin selville, että savukaasupesurin toiminta
vastaa valmistajan arvoja ja savukaasupesurin huono tehokkuus johtuu
kaukolämpöverkoston puutteellisesta toiminnasta.
Työssä laskettiin kaukolämpöverkostoon tehtävillä huoltotoimenpiteillä
saavutettava säästö polttoainekustannuksissa. Laskelmien perusteella
kaukolämpöverkoston korjaustöillä voidaan savukaasupesurin tehokkuus saada
yli 50 % paremmaksi vuoden 2013 tehokkuuteen verrattuna. Savukaasupesurin
tehokkuutta parantamalla voidaan saavuttaa jopa 88 000 €:n säästö
polttoainekustannuksissa vuoden 2013 tilanteeseen verrattuna.
Työssä käsiteltiin kaukolämpöverkoston huoltotoimenpiteitä pääpiirteisesti ja
laadittiin savukaasupesurille yksityiskohtainen huolto-ohjelma. Tulevaisuudessa
on tärkeää noudattaa huolto-ohjelmaa.
69
LÄHTEET
1. Antila, Anna-Maija – Karppinen, Maarit – Leskelä, Markku – Mölsä, Heini
– Pohjakallio, Maija 2008. Tekniikan kemia. Helsinki: Edita Publishing
Oy.
2. Savukaasu. 2013. Wikipedia. Saatavissa:
http://fi.wikipedia.org/wiki/Savukaasu. Hakupäivä 15.1.2014.
3. Kotimaista polttoainetta käyttävien 0,5...30 MW kattilaitosten tekniset
ratkaisut sekä palamisen hallinta. 2012 Ympäristöministeriö. Saatavissa:
www.ym.fi%2Fdownload%2Fnoname%2F%257B200B1E69-09BB-46548DBC-F67274431193%257D%2F30742&ei=r3bUtKsCqeO4wTk5oCYDA&usg=AFQjCNEhlURbt7DAfXpIJ9d4pS_Wp1
8OEg&sig2=62VUlrpWwIV9wnm9iYyeUQ&bvm=bv.59568121,d.bGE.
Hakupäivä 1.12.2013
4. Lämpökattilat. 2011. Wikipedia. Saatavissa:
http://fi.wikipedia.org/wiki/L%C3%A4mp%C3%B6kattila. Hakupäivä
15.1.2014.
5. Lämpöarvo. 2013. Wikipedia. Saatavissa:
http://fi.wikipedia.org/wiki/L%C3%A4mp%C3%B6arvo. Hakupäivä
15.1.2014
6. Unicon WT -kattilalaitokset. 2013. KPA-Unicon. Saatavissa:
http://www.kpaunicon.com/tuotteet.asp?tuotesivu=unicon_wt. Hakupäivä
15.1.2014
7. Höyrystymislämpö. 2013. Wikipedia. Saatavissa:
http://fi.wikipedia.org/wiki/H%C3%B6yrystymisl%C3%A4mp%C3%B6.
Hakupäivä 15.1.2014
70
8. Savukaasujen lämmön talteenotto. 2013. Condens Heat Recovery.
Saatavissa:
http://www.condens.fi/fin/tuotteet/pesurit/savukaasupesuri.htm
Hakupäivä 15.1.2014
9. Bio-polttoaineet. 2013. Micre EU. Saatavissa:
http://www.micre.eu/fi/energiantuotanto/biopolttoaineet/. Hakupäivä
15.1.2014
10. Kärmeniemi, Henri 2006. Sulakaasutustutkimuslaitteiston suunnittelu ja
testaus. Lappeenranta: Lappeenrannan teknillinen yliopisto. Diplomityö
11. Mäkelä, Mikko – Soininen, Lauri – Tuomola, Seppo – Öistämö, Juhani –
2005. Tekniikan kaavasto. Tampere: Tammertekniikka.
71
LÄHTÖTIETOMUISTIO
LIITE 1
LÄHTÖTIETOMUISTIO
Tekijä
Tuomas Paso
Tilaaja
Puolangan kunta
Tilaajan yhdyshenkilö ja yhteystiedot Leila Holappa, tekninen johtaja
Työn nimi
Savukaasujen puhdistus kotimaisen polttoaineen kattilaitoksissa
Condensing Heat Recovery in Domestic Fuel Boiler
Työn kuvaus
Työssä käsitellään märkäpatjasavukaasupesurin toimintaa kpa-kattilan
yhteydessä.
Työn tavoitteet Työssä selvitetään savukaasupesurin toiminta ja lasketaan, että se vastaa
valmistajan arvoja. Työssä pohditaan kuinka pesurin tehokkuutta voidaan
parantaa ja lasketaan pesurin taloudellinen merkitys. Pesurille laaditaan
huoltoaikataulu
Tavoiteaikataulu Työ toimitetaan tilaajalle tammikuun 2014 loppuun mennessä.
Päiväys ja allekirjoitukset
Tuomas Paso 30.1.2014